التوليف الأخضر وتوصيف أكسيد الجرافين:التطبيقات المحتملة في معالجة المياه والفعالية البيولوجية

Abstract

المائية خط ًرا بيئيًا وصحيًا عا ًما شديدًا، نظ ًرا لسميتها العالية، ومقاومتها للتحلل البيولوجي، ولونيتها الدائمة، التي تعيق نفاذ الضوء. ومن بين استراتيجيات المعالجة الناشئة، يُقدم االمتزاز باستخدام مواد متطورة قائمة على الكربون حالً شامالً لمشكلة الحرجة. في هذه الدراسة، تم تصنيع أكسيد الجرافين )GO )لهذه ا وتوصيفه، كاشفًا عن مجموعات وظيفية غنية باألكسجين قادرة على تعزيز تفاعالت كهروستاتيكية قوية وتفاعالت π–π مع جزيئات الصبغة الكاتيونية )CV .)أظهرت التحليالت الحركية أن عملية االمتزاز تتبع نموذ ًجا شبه ثا 95.0> R² ،)مما يُشير إلى أن االمتزاز الكيميائي هو اآللية السائدة، مع قدرة امتزاز ٍن ) ُوجد أن االنتشار داخل الجسيمات وانتشار الغشاء .)25mg/l(تركيز عند( 51.04mg/g(تبلغ قصوى ُوصفت بيانات التوازن على أفضل يتحكمان معًا في نقل الكتلة، مما يؤكد عملية امتزاز متعددة الخطوات. وجه باستخدام خط تساوي درجة الحرارة Sips( 1 = R² ،)بينما قدّر نموذج لونجموير سعة طبقة واحدة قدرها )g/98mg.65 .)حددت منهجية التحسين من خالل سطح االستجابة )RSM )الظروف التشغيلية المثلى، والتي تحققت فيها كفاءة إزالة عالية بلغت% 11.92 ،أظهر أكسيد الجرافين )GO ،)ال ُمصنّع ًط باستخدام مخلفات قشور البرتقال ا مضادًا للبكتيريا انتقائيًا ضد بكتيريا اإلشريكية القولونية سالبة ، نشا الجرام والزائفة الزنجارية، حيث بلغت مناطق التثبيط القصوى )mm 20,17,10 )عند (ml/40mg,20,10 ،(على التوالي. كشف تقييم السمية الخلوية لخميرة الخباز ) Saccharomyces erevisiae )عن تأثير يعتمد على التركيز، حيث بلغت أعلى سمية عند ml/20mg( 15 %موت خلوي(، ا حيويًا )أكثر من 98 %قابلية للبقاء(. تؤكد هذه النتائج اإلمكانات بينما أظهرت التركيزات ≤ml/5mg توافقً القوية ألكسيد الجرافين كممتز قوي وفعال وقابل للتطوير إلزالة األصباغ الخطرة من مياه الصرف الصحي، وكذا إمكانية استعماله في المجال البيولوجي والطبي ) and Methylene blue(MB), into aquatic environments poses a severe environmental and public health risk due to their high toxicity, resistance to biodegradation, and persistent color, which impedes light transmission and disrupts aquatic life. Among emerging remediation strategies, adsorption using advanced carbon-based materials offers a comprehensive solution to this critical problem. In this study, graphene oxide (GO) was synthesized and characterized, revealing oxygen-rich functional groups capable of promoting strong electrostatic and π–π interactions with the cationic dye molécules (CV). Kinetic analyses showed that the adsorption process follows a pseudo-second model R² > 0.95, indicating that chemisorption is the dominant mechanism, with a maximum adsorption capacity of 51.04 mg/g at a concentration of 25 mg/L. Intraparticle diffusion and membrane diffusion were found to jointly control mass transfer, confirming a multistep adsorption process. The equilibrium data were best described using a Sips isotherm (R² =1), while the Longmuir model estimated a single-layer capacity of 65.98 mg/g. The response surface optimization (RSM) methodology identified the optimal operating conditions, achieving a high removal efficiency of 92.11%. Graphene oxide, synthesized using orange peels waste, exhibited selective antibacterial activity against Gram-negative Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa, with maximum inhibition zones of 10, 17, and 20 mm at 10, 20, and 40 mg/mL, respectively. Cytotoxicity evaluation for baker's yeast (Saccharomyces erevisiae) revealed a concentration-dependent effect, with the highest toxicity at 20 mg/mL (15% cell death), while concentrations ≤5 mg/mL showed good biocompatibility (over 98% viability). These results confirm the strong potential of graphene oxide as a powerful, efficient, and scalable adsorbent for removing hazardous dyes from wastewater, as wel